隨著國產新能源汽車數量的不斷增長,電流傳感器市場愈發廣闊,芯片作為傳感器的核心元件,需求也在日益增加。
逆變器是一種將直流電轉化為交流電的裝備,是新能源汽車的核心零部件,在接收整車控制器(VCU)的行駛控制指令后,將動力電池的直流電,轉換為電動機所需的三相高壓交流電;在車輛制動過程中,又起到回收電能的作用。這替代了傳統內燃機的角色,在新能源汽車上發揮著重要作用。霍爾電流傳感器特別適用于新能源汽車逆變器、電機等電流檢測場合,傳統的霍爾電流傳感器靈敏度較低,受外界因素影響較大,因此應用新型霍爾電流傳感器來彌補功能缺陷,還兼具精度高、線性度好、溫度補償、可靠性高等特點。
2.1霍爾效應原理
霍爾效應是指導體放置在與其垂直的磁場中,在電流方向與磁場方向都出現電勢差的現象。本質是固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因受到洛倫茲力而使軌跡發生偏移,在材料兩側產生電荷積累,形成垂直于電流方向的電場。
載流子偏移產生的霍爾電壓與電流的大小成正比,因此可以用霍爾電壓來測量電流大小。
霍爾效應原理圖
2.2霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器是基于霍爾效應研發出來的一種電流檢測傳感器,是逆變器中的核心檢測元件。霍爾電流傳感器適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換,通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被采集裝置采集和接受,因在實際應用中容易受到外界因素影響,需要對采集信號進行處理----信號調理電路。該信號調理電路可以進行放大、電壓調節、溫度補償等,為霍爾元件的偏移和靈敏度的熱漂移提供補償。
3.1霍爾元件信號調理芯片
JHM9000是久好電子推出的一款專為砷化鎵(GaAs)霍爾元件設計的信號調理芯片,可實現比例電壓輸出,完成線性霍爾傳感器的功能。具有精確增益和偏移調整能力的集成放大器放大了輸入的電橋信號并提供比例電壓輸出。超過200kHz的高帶寬信號帶寬確保了對磁場變化的快速響應,典型響應時間低至1.5μs。來自片上傳感器的溫度信號由ADC數字化并饋送至補償單元,該單元為霍爾元件的偏移和靈敏度的熱漂移提供高達二階的補償,應用于汽車、工業等行業。
3.2電路設計框圖
JHM9000典型應用電路
JHM9000功能模塊框圖
應用:霍爾開環電流傳感器、無刷直流電機、霍爾速度傳感器、線性霍爾傳感器等等